資源簡介 2.1 第2課時 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過實驗探究,了解濃度、壓強、溫度、催化劑等因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。了解控制化學(xué)反應(yīng)速率對生產(chǎn)、生活的意義。2.了解基元反應(yīng),知道化學(xué)反應(yīng)是有歷程的,了解活化能的含義及應(yīng)用。3.建立碰撞理論認(rèn)知模型,并能運用碰撞理論解釋濃度、壓強、溫度、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率產(chǎn)生的影響。【合作探究】任務(wù)1 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素【學(xué)習(xí)情境】對于反應(yīng):鋼鐵腐蝕、食物腐壞、煉鋼、合成氨,你是希望其反應(yīng)速率越快越好還是越慢越好 調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速率常常是決定化學(xué)實驗成敗的關(guān)鍵。有哪些因素能夠影響化學(xué)反應(yīng)速率呢 怎樣影響呢 【新知生成】1.內(nèi)因在相同條件下,不同化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率決定于反應(yīng)物自身的 。2.外因(1)濃度:當(dāng)其他條件相同時,增大反應(yīng)物濃度,化學(xué)反應(yīng)速率 ;減小反應(yīng)物濃度,化學(xué)反應(yīng)速率 。(2)壓強:對于有氣體參加的化學(xué)反應(yīng),在相同溫度下,增大壓強(減小容器容積),反應(yīng)速率 ;減小壓強(增大容器容積),反應(yīng)速率 。(3)溫度:當(dāng)其他條件相同時,升高溫度,化學(xué)反應(yīng)速率 ;降低溫度,化學(xué)反應(yīng)速率 。溫度每升高 10K,化學(xué)反應(yīng)速率通常增大為原來的 倍。(4)催化劑:催化劑是 反應(yīng)速率最有效的手段之一。(5)其他因素:增大反應(yīng)物間的 、光、電磁波、超聲波等因素都會對反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。【答案】1.性質(zhì) 2.(1)增大 減小 (2)增大 減小 (3)增大 減小 2~4 (4)改變 (5)接觸面積【活動探究】1.探究濃度對反應(yīng)速率的影響硫代硫酸鈉溶液與稀硫酸發(fā)生下列反應(yīng):Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O。向A、B、C三支試管中各加入2 mL不同濃度的硫代硫酸鈉溶液,濃度依次為0.1 mol·L-1、0.05 mol·L-1、0.01 mol·L-1,再同時各加入2 mL 0.2 mol·L-1稀硫酸,觀察并比較試管中出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象的快慢。現(xiàn)象: 。結(jié)論: 。【答案】三支試管中均出現(xiàn)渾濁,出現(xiàn)渾濁由快到慢的順序為 A>B>C 其他條件相同時,增大反應(yīng)物濃度,化學(xué)反應(yīng)速率增大2.探究壓強對反應(yīng)速率的影響(1)對于有氣體參加的化學(xué)反應(yīng),增大壓強(縮小容器體積),反應(yīng)物濃度怎樣改變 反應(yīng)速率怎樣改變 (2)恒溫恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)N2+3H22NH3,充入氦氣時,對化學(xué)反應(yīng)速率有什么影響 (3)恒溫恒壓密閉容器中發(fā)生反應(yīng)N2+3H22NH3,充入氦氣時,對化學(xué)反應(yīng)速率有什么影響 【答案】(1)縮小容器體積,增大壓強,反應(yīng)物濃度增大,反應(yīng)速率增大。(2)恒容時,充入氦氣(氦氣與反應(yīng)無關(guān)),壓強增大,但c(N2)、c(H2)、c(NH3)均不變,化學(xué)反應(yīng)速率不變。(3)恒壓時,充入氦氣,體積增大,c(N2)、c(H2)、c(NH3)均減小,化學(xué)反應(yīng)速率減小。3.探究溫度對反應(yīng)速率的影響原理 2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O操作現(xiàn)象 溶液紫紅色褪去所需時間長短: 結(jié)論 【答案】甲>乙>丙 其他條件相同時,溫度越高,反應(yīng)速率越快4.探究催化劑對反應(yīng)速率的影響操作現(xiàn)象 三支試管中均產(chǎn)生氣泡,但產(chǎn)生氣泡速率: 較快, 最慢結(jié)論 其他條件相同時,加入催化劑,化學(xué)反應(yīng)速率 【答案】甲、乙 丙 加快【核心突破】典例1 下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的實驗探究方案設(shè)計合理的是( )選項 實驗方案 實驗?zāi)康?br/>A 向等體積等濃度的H2O2溶液中分別加入5滴等濃度的CuSO4和FeCl3溶液,觀察氣體產(chǎn)生的速率 比較Cu2+和Fe3+的催化效果B 取兩支試管,各加入2mL 1 mol·L-1酸性KMnO4溶液,再同時向兩支試管中分別加入2mL 0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液和2 mL 0.05 mol·L-1 H2C2O4溶液,觀察高錳酸鉀溶液褪色所需時間 探究草酸濃度對反應(yīng)速率的影響C 在錐形瓶內(nèi)各盛有2 g鋅粒(顆粒大小基本相同),然后通過分液漏斗分別加入40 mL 1 mol·L-1和40 mL 18 mol·L-1的硫酸。比較兩者收集10 mL氫氣所用的時間 探究硫酸濃度對反應(yīng)速率的影響D 探究溫度對反應(yīng)速率的影響【解析】催化劑中陰、陽離子均不同,應(yīng)控制陰離子相同比較Cu2+和Fe3+的催化效果,A項錯誤;結(jié)合離子方程式可知,高錳酸鉀過量,草酸均不足,溶液均不褪色,不能說明濃度對速率的影響,B項錯誤;18 mol·L-1的硫酸為濃硫酸,與Zn反應(yīng)生成二氧化硫,不能比較濃度對生成氫氣速率的影響,C項錯誤;只有溫度不同,可探究溫度對反應(yīng)速率的影響,D項正確。【答案】D歸納總結(jié):“控制變量法”探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素(1)確定變量:解答這類題目時首先要認(rèn)真審題,理清影響實驗探究結(jié)果的因素有哪些。(2)定多變一:在探究時,應(yīng)該先確定其他因素不變,只變化一種因素,看這種因素與探究的問題存在怎樣的關(guān)系;這樣確定一種以后,再確定另一種,通過分析每種因素與所探究問題之間的關(guān)系,得出所有影響因素與所探究問題之間的關(guān)系。(3)數(shù)據(jù)有效:解答時注意選擇數(shù)據(jù)(或設(shè)計實驗)要有效,且變量統(tǒng)一,否則無法做出正確判斷。訓(xùn)練1 反應(yīng)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一容積可變的密閉容器中進行,若其他條件不變,只改變下列條件,對其反應(yīng)速率沒有影響的是( )①增加C的量 ②保持體積不變,充入N2使體系壓強增大 ③升高溫度 ④保持壓強不變,充入Ar使容器體積變大A.只有① B.①② C.①④ D.②④【解析】①C為固體,增加C的量對反應(yīng)速率無影響;②保持體積不變,充入N2使體系壓強增大,參加反應(yīng)的氣體濃度不變,反應(yīng)速率不變;③升高溫度,反應(yīng)速率增大;④保持壓強不變,充入Ar使容器體積變大,反應(yīng)物H2O(g)的濃度減小,反應(yīng)速率變小。【答案】B訓(xùn)練2 以反應(yīng)5H2C2O4+2Mn+6H+10CO2↑+2Mn2++8H2O為例探究外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。實驗時,分別量取H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液,迅速混合并開始計時,通過測定溶液褪色所需時間來判斷反應(yīng)的快慢。下列說法不正確的是( )編號 H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 溫度/ ℃濃度/ (mol·L-1) 體積/ mL 濃度/ (mol·L-1) 體積/ mL① 0.10 2.0 0.010 4.0 25② 0.20 2.0 0.010 4.0 25③ 0.20 2.0 0.010 4.0 50 A.實驗①②③所加的H2C2O4溶液均要過量B.實驗①和實驗②是探究濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,實驗②和實驗③是探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響C.實驗①和實驗②起初反應(yīng)均很慢,過了一會兒速率突然增大,可能是生成的Mn2+對反應(yīng)起催化作用D.若實驗①測得KMnO4溶液的褪色時間為40s,則這段時間內(nèi)平均反應(yīng)速率v(KMnO4)=2.5×10-4mol·L-1·s-1【解析】由實驗數(shù)據(jù)分析可知,在這三個實驗中,所加的H2C2O4溶液均過量,A項正確;分析表中數(shù)據(jù)可知,實驗①和實驗②只是H2C2O4濃度不同,即實驗①和實驗②是探究濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響;實驗②和實驗③只是溫度不同,所以實驗②和實驗③是探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,B項正確;在其他條件都相同時,開始速率很小,過一會兒速率突然增大,說明反應(yīng)生成了具有催化作用的物質(zhì),可能起催化作用的是Mn2+,C項正確;高錳酸鉀完全反應(yīng),混合后溶液中高錳酸鉀的濃度為=×0.010 mol·L-1,v(KMnO4)=≈1.7×10-4 mol·L-1·s-1,D項錯誤。【答案】D任務(wù)2 有效碰撞理論【學(xué)習(xí)情境】有100個人去跳高,由于這些人沒吃早飯,把高度設(shè)為1.5 m,只有10個人能跳過去,跳過的百分?jǐn)?shù)是10%。現(xiàn)在給他們足夠的時間去吃早飯,已有20人能夠跳過去了,跳過的百分?jǐn)?shù)是20%,也就是說給大家補充能量后,跳過的百分?jǐn)?shù)增大了。還是上述情境,有100個人去跳高,現(xiàn)在將高度降為1 m,跳過去的人數(shù)為30人,就是說降低標(biāo)準(zhǔn),跳過的百分?jǐn)?shù)增大了。【新知生成】1.有效碰撞(1)概念: 的碰撞。(2)條件:①發(fā)生碰撞的分子具有足夠高的 ;②分子在 上發(fā)生碰撞。(3)與反應(yīng)速率的關(guān)系:有效碰撞的頻率越高,則反應(yīng)速率越 。2.活化能和活化分子(1)活化分子:化學(xué)反應(yīng)中,能量 ,有可能發(fā)生 的分子。(2)活化能: 的平均能量與 的平均能量的差。(3)反應(yīng)物、生成物的能量與活化能的關(guān)系圖Ea表示 反應(yīng)的活化能;E'a表示 反應(yīng)的活化能;Ea-E'a表示 。3.基元反應(yīng)(1)概念:反應(yīng)物分子經(jīng)過 碰撞就轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物分子的反應(yīng)。基元反應(yīng)過程中沒有任何中間產(chǎn)物生成。(2)影響反應(yīng)速率的因素:每個基元反應(yīng)都有對應(yīng)的活化能,反應(yīng)的活化能越大,活化分子所占比例越 ,有效碰撞的比例也就越 ,化學(xué)反應(yīng)速率越 。4.有效碰撞理論對影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的解釋(1)濃度:反應(yīng)物濃度增大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù) →單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù) →反應(yīng)速率 ;反之,反應(yīng)速率 。(2)壓強:增大壓強→氣體體積縮小→反應(yīng)物濃度增大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù) →單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù) →反應(yīng)速率 ;反之,反應(yīng)速率 。即壓強對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,可轉(zhuǎn)化成濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。(3)溫度:升高溫度→活化分子的百分?jǐn)?shù) →單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù) →反應(yīng)速率 ;反之,反應(yīng)速率 。(4)催化劑:使用催化劑→改變了反應(yīng)的歷程,反應(yīng)的活化能 →活化分子的百分?jǐn)?shù) →單位時間內(nèi)有效碰撞的概率 →反應(yīng)速率 。【答案】1.(1)能發(fā)生化學(xué)反應(yīng) (2)能量 一定的方向 (3)大 2.(1)較高 有效碰撞 (2)過渡狀態(tài) 反應(yīng)物分子 (3)正 逆 反應(yīng)熱 3.(1)一次 (2)小 小 小 4.(1)增多 增加 增大 減小 (2)增多 增加 增大 減小 (3)增大 增加 增大 減小 (4)降低 增大 增加 增大【活動探究】1.為什么活化能越低,化學(xué)反應(yīng)速率越快 【答案】活化能越低,普通分子就越容易變成活化分子,活化分子百分?jǐn)?shù)增大,單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多,反應(yīng)速率加快。2.結(jié)合有效碰撞理論解釋外界條件對反應(yīng)速率的影響,完成下列表格。 影響 外因 單位體積內(nèi) 有效碰撞 次數(shù) 化學(xué)反應(yīng) 速率分子 總數(shù) 活化分 子數(shù) 活化分子 百分?jǐn)?shù)增大反應(yīng)物濃度 增加 加快增大壓強 增加 加快升高溫度 增加 加快使用催化劑 增加 加快【答案】增加 增加 不變 增加 增加 不變 不變 增加 增加 不變 增加 增加3.化學(xué)反應(yīng)都是一步完成的嗎 對于有多個基元反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng),其反應(yīng)的快慢由哪步反應(yīng)決定 【答案】不是。由最慢的一步基元(或活化能最大的)反應(yīng)決定。4.形狀、大小相同的鎂、鋁、鐵、鉛四種金屬與濃度相同的鹽酸反應(yīng),生成H2的速率快慢順序是 。【答案】v(Mg)>v(Al)>v(Fe)>v(Pb)【核心突破】典例2 某化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)過程中,能量變化如圖所示(圖中E1表示正反應(yīng)的活化能,E2表示逆反應(yīng)的活化能)。下列有關(guān)敘述正確的是( )A.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)B.催化劑能改變反應(yīng)的焓變C.催化劑能降低反應(yīng)的活化能D.逆反應(yīng)的活化能大于正反應(yīng)的活化能【解析】根據(jù)題圖可知,反應(yīng)物總能量小于生成物總能量,所以該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),A項錯誤;催化劑不能改變焓變,只能降低反應(yīng)的活化能,B項錯誤,C項正確;該反應(yīng)中正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能,D項錯誤。【答案】C典例3 在不同的載體(鈦片、鋁片、陶瓷)表面制備TiO2薄膜,來探究不同載體下TiO2薄膜光催化使甲基橙脫色的效果,每光照20 min取一次樣,實驗結(jié)果如圖所示。下列說法正確的是( )A.不同載體,無論何種溫度一定是鈦片載體的光催化活性最好B.約在520 ℃時,鈦片載體的光催化活性最好C.無論何種載體,催化活性總是隨溫度的升高而增大D.不同載體,TiO2薄膜的光催化活性相同【解析】催化劑的催化活性受溫度的影響,催化劑都有最佳的催化溫度,但不是溫度越高越好,C項錯誤;由題圖可知,不同溫度,不同載體,TiO2薄膜的光催化活性不同,A、D兩項錯誤;約在520 ℃時,鈦片載體的光催化活性最好,B項正確。【答案】B歸納總結(jié):(1)基元反應(yīng)經(jīng)歷的過程(2)活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系訓(xùn)練3 下列關(guān)于“有效碰撞”的說法不正確的是( )A.分子間的碰撞均為有效碰撞B.能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞叫作有效碰撞C.發(fā)生有效碰撞時,化學(xué)鍵才能斷裂D.其他條件相同時,反應(yīng)物濃度越大,單位時間內(nèi)的有效碰撞次數(shù)越多【解析】能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞才是有效碰撞,發(fā)生有效碰撞的條件:①具有活化分子,②具有合適的取向,所以分子間的碰撞不一定為有效碰撞,A項錯誤;有效碰撞是能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞,B項正確;只有發(fā)生有效碰撞,才能發(fā)生化學(xué)變化,化學(xué)鍵才能斷裂,C項正確;其他條件相同時,反應(yīng)物濃度越大,單位體積內(nèi)活化分子數(shù)越多,單位時間內(nèi)的有效碰撞次數(shù)越多,D項正確。【答案】A訓(xùn)練4 為探究Fe3+和Cu2+對H2O2分解反應(yīng)的催化效果,某同學(xué)分別設(shè)計了圖1、圖2所示的實驗:圖1圖2下列敘述不正確的是( )A.圖1實驗可通過觀察產(chǎn)生氣泡的快慢來比較反應(yīng)速率的大小B.若圖1實驗中反應(yīng)速率①>②,則一定可以說明Fe3+比Cu2+對H2O2分解的催化效果好C.圖2實驗可通過測定相同狀況下產(chǎn)生的氣體體積與反應(yīng)時間來比較反應(yīng)速率D.圖2中關(guān)閉A處活塞,將注射器活塞向外拉,松開后注射器活塞復(fù)原,說明裝置氣密性良好【解析】反應(yīng)速率可以通過觀察產(chǎn)生氣泡的快慢來判斷,A項正確;若圖1所示實驗中反應(yīng)速率為①>②,則能夠說明FeCl3比CuSO4對H2O2分解的催化效果好,但不一定是Fe3+和Cu2+對H2O2分解的催化效果好,B項錯誤;反應(yīng)速率可以用單位時間內(nèi)產(chǎn)生氣體的快慢表示,C項正確;關(guān)閉A處活塞,將注射器活塞拉出一定距離,若氣密性不好,則活塞不能回到原位,D項正確。【答案】B課堂小結(jié)【隨堂檢測】1.活化分子是衡量化學(xué)反應(yīng)速率快慢的重要依據(jù),下列對“活化分子”的說法不正確的是( )A.活化分子之間的碰撞一定是有效碰撞B.增大反應(yīng)物的濃度,可使單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多,反應(yīng)速率加快C.對于有氣體參加的反應(yīng),增大壓強,可使單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多,反應(yīng)速率加快D.催化劑能降低反應(yīng)的活化能,使單位體積內(nèi)活化分子百分?jǐn)?shù)大大增加【解析】活化分子之間發(fā)生碰撞不一定發(fā)生反應(yīng),還與取向有關(guān),則不一定為有效碰撞,A項錯誤;增大反應(yīng)物的濃度,可使單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多,從而使反應(yīng)速率加快,B項正確;增大壓強,單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增加,從而使反應(yīng)速率加快,C項正確;催化劑能降低反應(yīng)的活化能,使單位體積內(nèi)活化分子百分?jǐn)?shù)大大增加,D項正確。【答案】A2.在一定溫度時,N2與H2反應(yīng)過程中能量變化的曲線如下圖所示。下列敘述正確的是( )A.該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2+3H22NH3 ΔH=92 kJB.b曲線是加入催化劑時的能量變化曲線C.加入催化劑,該化學(xué)反應(yīng)放出的熱量增多D.加入催化劑可增大正反應(yīng)速率,降低逆反應(yīng)速率【解析】A項,沒有標(biāo)明物質(zhì)的聚集狀態(tài),ΔH的書寫也不正確,單位也不正確;C項,加催化劑不影響反應(yīng)熱;D項,催化劑可同等程度地增大正、逆反應(yīng)速率。【答案】B3.下列措施對加快反應(yīng)速率有明顯效果的是( )A.Na與水反應(yīng)時,增加水的用量B.Al與稀硫酸反應(yīng)制取H2時,改用濃硫酸C.Na2SO4與BaCl2兩種溶液反應(yīng)時,增大壓強D.大理石和鹽酸反應(yīng)制取CO2時,將塊狀大理石改為粉末狀【解析】A項,水為純液體,增加水的用量,反應(yīng)速率不變;B項,常溫下Al遇濃硫酸會發(fā)生鈍化,不生成氫氣,反應(yīng)速率減小;C項,反應(yīng)中沒有氣體參加,增大壓強,反應(yīng)速率不變;D項,將塊狀大理石改為粉末狀,增大了接觸面積,反應(yīng)速率明顯加快。【答案】D4.某溫度下,體積一定的密閉容器中進行如下反應(yīng):2X(g)+Y(g)W(s) ΔH>0,下列敘述正確的是( )A.在容器中加入氬氣,反應(yīng)速率不變B.加入少量W,逆反應(yīng)速率增大C.升高溫度,正反應(yīng)速率增大,逆反應(yīng)速率減小D.若將容器的體積壓縮,可增大單位體積內(nèi)活化分子的百分?jǐn)?shù),有效碰撞次數(shù)增多【解析】在容器中加入氬氣,濃度不變,反應(yīng)速率不變,A項正確;加入少量W,W是固體,濃度不變,因此逆反應(yīng)速率不變,B項錯誤;升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均增大,C項錯誤;若將容器的體積壓縮,可增大單位體積內(nèi)活化分子數(shù),但活化分子百分?jǐn)?shù)不變,有效碰撞次數(shù)增多,速率加快,D項錯誤。【答案】A5.已知反應(yīng):2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g) ΔH。其反應(yīng)機理如下:①NO(g)+Br2(g)NOBr2(g) ΔH1 快反應(yīng)②NOBr2(g)+NO(g)2NOBr(g) ΔH2 慢反應(yīng)下列相關(guān)說法不正確的是( )A.化學(xué)反應(yīng)的速率主要取決于快反應(yīng)B.NOBr2是反應(yīng)的中間產(chǎn)物,不是反應(yīng)的催化劑C.恒容時,增大反應(yīng)物濃度能增加單位體積內(nèi)活化分子總數(shù),加快反應(yīng)速率D.ΔH=ΔH1+ΔH2【解析】慢反應(yīng)決定反應(yīng)速率,A項錯誤;NOBr2是該反應(yīng)的中間產(chǎn)物,不是反應(yīng)的催化劑,B項正確;活化分子數(shù)越多,反應(yīng)速率越快,恒容時,增大反應(yīng)物濃度,能增加單位體積內(nèi)活化分子總數(shù),反應(yīng)速率加快,C項正確;根據(jù)蓋斯定律,由①+②得反應(yīng)2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g),則ΔH=ΔH1+ΔH2,D項正確。【答案】A2 展開更多...... 收起↑ 資源預(yù)覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫